Trappist-1 et les 7 exoplanètes © NASA/R. Hurt/T. Pyle

L’ESO, l’Observatoire européen austral, considère la découverte de sept planètes de la taille de la Terre autour de l’étoile Trappist-1 comme faisant partie de ses 10 plus importantes depuis sa création. C’est dire son importance. Elle est publiée ce jour dans Nature. Pour les chercheurs du Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (LAB, unité CNRSCentre national de la recherche scientifique et université de Bordeaux), Franck Selsis, Sean Raymond et Jérémy Leconte, la présence de ces 7 planètes (toutes de la taille de notre planète à +/- 15%) est déjà une information très intéressante en soi, mais au-delà c’est aussi tout ce qu’elle promet comme futures révélations.

Le système planétaire autour de Trappist-1. Les tailles des objets sont à l'échelle, mais les distances sont réduites d'un facteur 10. La couleur de l'étoile est réaliste. La zone bleutée indique la région où la présence d’eau liquide est possible en surface des planètes. La zone en grisé indique la gamme possible de distances orbitales pour la planète h © Franck Selsis, Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux).

C’est en effet la première fois qu’est découverte une étoile avec autour d’elle presque autant de planètes telluriques que notre système solaire. Et trois d’entre elles sont dans des conditions compatibles (distances de leur étoile...) avec la présence d’eau liquide à leur surface.

Un système planétaire situé à 40 années-lumière

Rappel des faits. Début 2016, une équipe internationale de chercheurs avec à leur tête des astrophysiciens de l’université de Liège découvrent trois exoplanètes autour d’une étoile appelée Trappist-1 car observée avec le télescope belge Trappist, installé à l'Observatoire de La Silla (ESO), au Chili. Qualifiée de naine ultra-froide, Trappist-1 est une petite étoile (12 fois le rayon de la Terre) située à 40 années-lumière, avec une faible luminosité (0,05 % celle du Soleil). Le télescope est en quelque sorte moins aveuglé par cette faible luminosité de l’étoile et peut observer les transits des planètes, c’est-à-dire leur passage devant l’étoile qui abaisse d’avantage sa luminosité. Cette découverte fait déjà l’objet d’une publication dans Nature début 2016.

Vue d’artiste. Jusqu'à trois planètes ont été détectées simultanément devant le disque de l'étoile Trappist-1 © Franck Selsis, Laboratoire d’astrophysique de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux)

Les chercheurs obtiennent alors un temps d’observation du télescope spatial Sptizer de la Nasa qui pointe vers Trappist-1. Les données arrivent à l’automne 2016 et les discussions s’engagent entre de nombreux astrophysiciens dont ceux du LAB pour les interpréter. En effet, à une distance de 40 années-lumière, il n’est pas possible de « voir » l’étoile et ses planètes. Il faut alors décrypter, modéliser toutes les données, tester les hypothèses grâce à des modélisations numériques.

Par exemple, explique Jérémy Leconte, spécialiste des climats et marées, les chercheurs supposaient depuis sa découverte que la 3e planète pouvait être un système double, deux planètes très proches l’une de l’autre. Mais cette hypothèse n’était pas compatible avec les résultats obtenus dans les modèles numériques pour les Bordelais. L’information permet aux chercheurs de continuer à investiguer et de se rendre compte finalement qu’ils n’avaient pas observé le signal d’une planète ou d’une planète double mais de 3 planètes différentes.

7 exoplanètes en résonance

Pour Sean Raymond, qui travaille sur la formation et la dynamique orbitale des planètes, un des intérêts de ce système, est que les orbites des planètes soient en résonance. C’est-à-dire que lorsque la 6e planète g de Trappist-1 fait un tour de son étoile ou sa révolution, les planètes b, c, d, e et f en ont fait respectivement 8, 5, 3, 2 et 4/3 fois le tour.

Une précision qui ne laisse pas la place au hasard le lien qui existe entre ces planètes, notamment lors de leur création. Ces interactions dépendant de la masse, leur étude permettra d’obtenir celle des planètes.

Selon l’astrophysicien Franck Selsis qui s’intéresse à l’observabilité de ces exoplanètes, les deux dernières découvertes, auxquelles les chercheurs bordelais participent, vont réellement permettre d’avancer dans ce domaine sur différents plans. La planète Proxima b, à seulement 4,2 années-lumière de la Terre est à la portée des futurs grands télescopes au sol observant dans le domaine du visible. Et ce système à 7 planètes de Trappist-1 va offrir des cibles de choix au prochain télescope spatial infrarouge James Webb et va permettre de faire de la planétologie comparée autour d’une même étoile et déterminer la présence d’atmosphères... L’histoire ne fait que commencer.